1.1磁场的描述　磁场对电流的作用（讲义）（4考点+5题型）——2023-2024学年高二物理下学期期中期末题型复习讲义

1.1磁场的描述　磁场对电流的作用 考点一　磁感应强度和电场强度的比较 1 考点二　安培定则的应用和磁场的叠加 2 考点三　导体运动趋势的五种判定方法 3 考点四　导体的平衡与加速 3 题型1磁场的叠加 安培定则的应用 4 题型2安培力的分析和计算 8 题型3安培力下的平衡问题 11 题型4安培力下的加速问题 15 题型5安培力与功、动能定理的综合应用 19 考点一　磁感应强度和电场强度的比较 1．磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用． (2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时N极的指向． 2．磁感应强度 (1)定义式：B＝(通电导线垂直于磁场)． (2)方向：小磁针静止时N极的指向． (3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的． 3．磁感应强度B与电场强度E的比较 对应名称 比较项目 磁感应强度B 电场强度E 物理意义 描述磁场的力的性质的物理量 描述电场的力的性质的物理量 定义式 B＝，通电导线与B垂直 E＝ 大小决定 由磁场决定，与检验电流无关 由电场决定，与检验电荷无关 方向 矢量 磁感线的切线方向，小磁针N极受力方向 矢量 电场线的切线方向，放入该点的正电荷受力方向 场的叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和 合场强等于各个电场的电场强度的矢量和 考点二　安培定则的应用和磁场的叠加 1．电流的磁场 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 特点 无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱 与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场 环形电流的两 侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱 安培 定则 立体图 横截面图 2.磁场的叠加 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解． 考点三　导体运动趋势的五种判定方法 1．通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的判定步骤：首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向． 2．应用左手定则判定安培力方向时应注意：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面． 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 电流元法 分割为电流元安培力方向―→整段导体所受合力方向―→运动方向 特殊位 置法 在特殊位置―→安培力方向―→运动方向 等效法 环形电流小磁针 条形磁铁通电螺线管多个环形电流 结论法 同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研究 对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 考点四　导体的平衡与加速 1．导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同，只不过多了安培力，解题的关键是画出受力分析图． 2．导体的加速问题关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度． 求解通电导体在磁场中的力学问题的方法 1．选定研究对象； 2．变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，一定要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I； 3．根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解． 题型1磁场的叠加 安培定则的应用 [题型专练1]. （2023秋•南山区校级期末）如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是（　　） A．直导线中的电流方向垂直纸面向外 B．b点的实际磁感应强度为，方向斜向右上方 C．c点的实际磁感应强度为零 D．d点的实际磁感应强度跟b点的相同 [题型专练2]. （2023春•宣城期末）如图甲所示，为特高压输电线路上使用六分裂阻尼间隔棒的情景。其简化如图乙，间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心，A点、B点分别为Oa、Od的中点。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。6条输电导线中通有垂直纸面向外，大小相等的电流，其中a导线中的电流对b导线中电流的安培力大小为F，则（　　） A．A点和B点的磁感应强度相同 B．其中b导线所受安培力大小为F C．a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强